一种井下动力随钻测井取心方法及其取心钻具

本发明涉及取心设备，特别是涉及一种井下动力随钻测井取心方法及其取心钻具。

背景技术：

1、随着对海洋地质发展以及油气资源的探索，对海洋地质取心的需求越来越大。岩心是最直接可以反应地层信息的关键样品，获取地层岩心可以解释地质信息，让科学家更好的了解地球。

2、取心的方式有多种，有提钻取心、绳索取心等方式，其中绳索取心是在钻杆中投入钻具内总成，取芯钻进结束后，使用绳索打捞器将钻具内总成打捞出地表获取岩芯的一种地质勘探钻孔施工方法，由于取芯过程不需要将孔内数百或数千米钻杆提出地表，因此大大提高了工作效率，但是当深度较大后，采用绞车释放或者上提绳索也需要较长时间。

3、而且当前取心作业过程中，作业井位单一，一旦选定井位进行取心后，仅可获取一处的地层信息，无法对附近地层进行探测；此外，开始取心后为避免错过关键地层参数，后续进行全井段取心作业，当井深较大时，如果全程使用取心管，取心作业时间较长，大大影响作业效率。

4、因此，市场上急需一种井下动力随钻测井取心方法及其取心钻具，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种井下动力随钻测井取心方法及其取心钻具，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够实时对地层进行探测，从而可以在需要进行取心作业的岩层中进行取心作业，在不需要取心作业的岩层时可以通过全断面钻头辅助钻进工作。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明还公开了一种井下动力随钻测井取心钻具的取心方法，包括以下步骤：

4、s1、连接钻具外管；

5、s2、连接钻具内总成；

6、s3、在井口将钻具外管和钻具内总成安装后进行取心作业；

7、s4、钻进过程中电阻率测量仪器和伽马测量仪器实时监测随钻测井数据，当地层数据显示岩性稳定时，采用绳索打捞器具打捞钻具内总成，将钻具内总成下端的取心管更换为全断面钻头，进行全断面作业；

8、s5、进行全断面钻进时，钻进过程中电阻率测量仪器和伽马测量仪器实时监测随钻测井数据，当地层数据显示岩性变化时，采用绳索打捞器具打捞钻具内总成，将钻具内总成下端的全断面钻头更换为取心管，进行取心作业；

9、s6：根据随钻测井数据更换钻具内总成下端的取心管或全断面钻具，进行不同作业模式切换，直至完成作业。

10、本发明还公开了一种井下动力随钻测井取心钻具，包括钻具外管和钻具内总成，所述钻具内总成能够穿过所述钻具外管的中心，所述钻具外管中设有电阻率测量仪器和伽马测量仪器，所述钻具外管和所述钻具内总成中设有电磁耦合组件，所述电磁耦合组件包括源端线圈和终端线圈，所述源端线圈设置于所述钻具外管上，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述源端线圈电连接，所述终端线圈设置于所述钻具内总成上，所述钻具内总成中设有剪切阀脉冲仪器，所述终端线路与所述剪切阀脉冲仪器电连接，所述钻具内总成的下端能够连接有取心管或全断面钻头。

11、优选的，所述钻具外管的下端为取心钻头，所述取心钻头的上端连接变径接头的下端，所述变径接头的上端连接于螺杆传动轴的下端，所述螺杆传动轴的外侧设有螺杆下管，所述螺杆传动轴和所述螺杆下管之间设有若干个轴承组，所述螺杆传动轴的上端连接有中空连接管，所述螺杆下管的上端连接有螺杆中间管，所述螺杆中间管内从下到上依次安装有所述电阻率测量仪器、所述伽马测量仪器和外管电池管，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述外管电池管电连接，所述中空连接管连接有中空转子，所述螺杆中间管连接有螺杆定子，所述螺杆定子的上端连接传输接头，所述源端线圈设置于所述传输接头上，所述传输接头的上端连接有无磁钻铤。

12、优选的，若干个所述轴承组包括由下至上依次设置的第一tc轴承组、止推轴承组和第二tc轴承组。

13、优选的，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述外管电池管通过外管电线连接；

14、所述螺杆中间管、所述螺杆定子和所述传输接头的外壁上设有外管线槽，所述外管电线设置于外管线槽内，所述外管线槽的槽口设有硫化层。

15、优选的，所述螺杆中间管、所述螺杆定子和所述传输接头的端面均安装有导电滑环，所述导电滑环与所述外管电线连接。

16、优选的，所述钻具内总成的下端为所述取心管或所述全断面钻头，所述取心管或所述全断面钻头的上端连接有下部取心钻具单动装置，所述下部取心钻具单动装置的上端连接有中间连接部，所述中间连接部的上端连接有上部取心钻具单动装置，所述上部取心钻具单动装置的上端连接有取心弹卡定位机构，所述取心弹卡定位机构的上端连接所述电磁耦合组件中的所述终端线圈，所述终端线圈的上端连接有信号处理管，所述信号处理管的上端连接有内总成电池管，所述内总成电池管的上端连接有所述剪切阀脉冲仪器，所述剪切阀脉冲仪器的上端有打捞接头。

17、优选的，所述剪切阀脉冲仪器的下端设有斜切面，所述剪切阀脉冲仪器的侧壁上设有防转槽，所述无磁钻铤上设有定位销，所述定位销远离所述剪切阀脉冲仪器的一端上固定有顶丝，所述定位销能够伸入到所述防转槽中。

18、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

19、本发明在钻具外管上设有电阻率测量仪器和伽马测量仪器从而能够有效的获得地层相关参数，相关数据会通过电磁耦合组件传输给钻具内总成，最终通过剪切阀脉冲仪器传输回地面进行分析。将取心和测井技术相结合，在钻进的过程中可以实时监测岩层情况，从而可以在需要进行取心作业的岩层中进行取心作业，在不需要取心作业的岩层时可以通过全断面钻头辅助钻进工作。

技术特征：

1.一种井下动力随钻测井取心钻具的取心方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，用于实施如权利要求1所述的井下动力随钻测井取心钻具的取心方法，包括：钻具外管和钻具内总成，所述钻具内总成能够穿过所述钻具外管的中心，其特征在于：所述钻具外管中设有电阻率测量仪器和伽马测量仪器，所述钻具外管和所述钻具内总成中设有电磁耦合组件，所述电磁耦合组件包括源端线圈和终端线圈，所述源端线圈设置于所述钻具外管上，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述源端线圈电连接，所述终端线圈设置于所述钻具内总成上，所述钻具内总成中设有剪切阀脉冲仪器，所述终端线路与所述剪切阀脉冲仪器电连接，所述钻具内总成的下端能够连接有取心管或全断面钻头。

3.根据权利要求2所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，所述钻具外管的下端为取心钻头，所述取心钻头的上端连接变径接头的下端，所述变径接头的上端连接于螺杆传动轴的下端，所述螺杆传动轴的外侧设有螺杆下管，所述螺杆传动轴和所述螺杆下管之间设有若干个轴承组，所述螺杆传动轴的上端连接有中空连接管，所述螺杆下管的上端连接有螺杆中间管，所述螺杆中间管内从下到上依次安装有所述电阻率测量仪器、所述伽马测量仪器和外管电池管，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述外管电池管电连接，所述中空连接管连接有中空转子，所述螺杆中间管连接有螺杆定子，所述螺杆定子的上端连接传输接头，所述源端线圈设置于所述传输接头上，所述传输接头的上端连接有无磁钻铤。

4.根据权利要求3所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，若干个所述轴承组包括由下至上依次设置的第一tc轴承组、止推轴承组和第二tc轴承组。

5.根据权利要求3所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，所述电阻率测量仪器和所述伽马测量仪器均与所述外管电池管通过外管电线连接；

6.根据权利要求5所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，所述螺杆中间管、所述螺杆定子和所述传输接头的端面均安装有导电滑环，所述导电滑环与所述外管电线连接。

7.根据权利要求2所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，所述钻具内总成的下端为所述取心管或所述全断面钻头，所述取心管或所述全断面钻头的上端连接有下部取心钻具单动装置，所述下部取心钻具单动装置的上端连接有中间连接部，所述中间连接部的上端连接有上部取心钻具单动装置，所述上部取心钻具单动装置的上端连接有取心弹卡定位机构，所述取心弹卡定位机构的上端连接所述电磁耦合组件中的所述终端线圈，所述终端线圈的上端连接有信号处理管，所述信号处理管的上端连接有内总成电池管，所述内总成电池管的上端连接有所述剪切阀脉冲仪器，所述剪切阀脉冲仪器的上端有打捞接头。

8.根据权利要求3所述的井下动力随钻测井取心钻具，其特征在于，所述剪切阀脉冲仪器的下端设有斜切面，所述剪切阀脉冲仪器的侧壁上设有防转槽，所述无磁钻铤上设有定位销，所述定位销远离所述剪切阀脉冲仪器的一端上固定有顶丝，所述定位销能够伸入到所述防转槽中。

技术总结
本发明公开了一种井下动力随钻测井取心方法及其取心钻具，涉及取心设备技术领域，S1、连接钻具外管；S2、连接钻具内总成；S3、将钻具外管和钻具内总成安装后进行取心作业；S4、钻进过程中实时监测随钻测井数据，当地层数据显示岩性稳定时，打捞钻具内总成，将钻具内总成下端的取心管更换为全断面钻头；S5、进行全断面钻进时，实时监测随钻测井数据，当地层数据显示岩性变化时，打捞钻具内总成，将钻具内总成下端的全断面钻头更换为取心管；S6：根据随钻测井数据更换钻具内总成下端的取心管或全断面钻具。本发明能够在钻进过程中实时监测岩层情况，在需要取心的岩层进行取心作业，不进行取心作业时可以利用全断面钻头来辅助钻进工作。

技术研发人员：牛庆磊,宋刚,崔淑英,韩泽龙,陈晓君,任启伟,赵明,张欣,田英英
受保护的技术使用者：中国地质科学院勘探技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15